慢化劑

在核反應堆中，石墨可作為慢化劑，它能減緩快中子的速度，使其變成熱中子。在核裂變反應里，熱中子比快中子更容易被鈾 - 235等裂變材料捕獲，從而引發鏈式反應。石墨具備很強的慢化能力，這是因為它的中子吸收截面低，且能有效散射中子。例如在早期的核反應堆設計以及石墨慢化反應堆中，石墨都很好地發揮了這一作用。

反射器

石墨還可充當反射器，將其包圍在反應堆周圍，能夠把逃逸的中子反射回反應堆核心。這樣做可以增加中子的利用效率，進而提高反應堆的臨界性和功率輸出。

控制材料

石墨吸收器是常用的核反應堆控制材料，能調節核反應堆中的中子流量，控制核反應的速率，以此保持核反應堆的穩定運行。通過控制石墨吸收器的位置和數量，就能調節中子流量和反應速率，維持核反應的平穩運行。這主要是利用了石墨的吸收性能，其原子核周圍存在的電子云對中子具有很強的吸收作用，可有效減緩快中子的速度，使其更好地與其他核粒子發生反應。

結構材料

石墨具有較高的熱導率和良好的機械性能，因此在核反應堆中也可用作結構材料。在某些設計中，石墨塊能夠作為燃料棒的支撐結構，保障反應堆結構的穩定性。

輻射屏蔽

石墨具有一定的輻射屏蔽能力，可減少反應堆內部產生的伽馬射線和中子對周圍環境的影響，起到保護周圍環境和人員安全的作用。

熱交換介質

在某些設計中，石墨可以作為熱交換介質，幫助將反應堆產生的熱量傳遞到冷卻系統，保證反應堆的溫度處于合適范圍，維持其正常運行。

燃料分散劑

在一些特殊類型的反應堆中，石墨還能作為燃料分散劑，將燃料顆粒分散在石墨基體中，以提高燃料的熱穩定性和中子經濟性。

燃料棒包殼材料

石墨基復合材料，如碳化硅（SiC）涂層的石墨，由于其高溫穩定性和低中子吸收截面，可被用作核燃料棒的包殼材料，保護核燃料棒。